صناعة المروحيات – مبدأ طيران المروحيات
|
|
توجد عدة أنواع من المروحيات كالثنائية والثلاثية والرباعية وما إلى ذلك...قبل التطرق إلى كيفية صنعها وجب الإطلال على مبدأ طيرانها أولا. وهذا بالضبط ما نريد التطرق إليه في هذا المقال.
|
تقديم
توجد عدة مركبات طيارة كالطائرات النفاثة والمروحيات والمناطيد. كل له نظام خاص به للطيران. نتطرق اليوم إلى مسألة طيران المروحيات فقط.
أغلب الظن أنك تسمع فقط بنوع واحد من المروحيات وهو الهيليكوبتر. لكن في الواقع يوجد العديد من المروحيات التي تعتمد على عدد محدود من المحركات لتتحرك يُمنَةً ويُسرَةً، قداما وخلفا، نزولا وصعودا. إذا عرفت كيف تتحكم بمختلف المحركات سيسهل عليك قيادة المروحيات. كما سيسهل عليك صنعها لاسيما من الناحية البرمجية.
سأقوم بشرح واحدة منها فقط بشكل مفصل وميسر، وأرجوا أن يتطرق أي قارئ بالتكرم على شرح واحدة أخرىأيضا ويرسلها للموقع "اصنعها”.
مبدأ طيران الطائرات النفاثة
بالنسبة لمبدأ طيران الطائرات النفاثة فستجد المقال "صناعة المروحيات – مبدأ الطيران” يجمل لك ما يجب أن تعرفه إن كنت ممن يهتم بها. أنصح بقرائته حتى تتعرف على كيفية استخدام جهاز التحكم عن بعد وقمرة القيادة أيضا للتحكم بحركة الطائرة وكذلك المصطلحات الخاصة بالطيران. هذه المصطلحات تجدنا نتكلم عنها في هذا المقال أيضا.
مبدأ طيران المروحية الرباعية
المروحية الرباعية
تتكون هذه المروحية من أربع مروحات ولهذا سميت بالمروحية الرباعية (quadcopter حيث quad ترمز إلى رباعي بالفصحى).
|
|
|
|
|
تجدر الإشارة إلى أن تركيب وتوجيه منحى دوران المروحات (وليس المروحيات) على المحركات لها طريقة خاصة كما ترى في الصورتين التاليتين.
|
|
|
أمعن النظر في المروحات الأربع وستكتشف بأن كل زوج معاكس للآخر في بنيته (انظر إلى حافة أو شفرة كل زوج). تركب هذه المروحات على المحركات الأربعة كما هو مبين في الشكل التالي حيث أن كل زوج يركب على نفس المحور.
|
|
|
تركب بهذه الطريقة حتى لا تدور المروحية الرباعية على نفسها. إذا فكرت في الأمر مليا فستستنتج بأنه إذا كانت المروحات كلها من نفس النوع، فستدور المروحية الرباعية على نفسها في نفس منحى دوران المروحات الأربع.
كما تجدر الإشارة إلى أنه يوجد نمطين لقيادة المروحية الرباعية: التوجه + والتوجه ×. طريقة التحكم بالمروحية الرباعية تختلف شيئا ما في كل نمط، وهو ما سنراه في آخر المقال.
|
الحركة
دينامكية الطيران
تمثل ديناميكية الطيران (أو بكل بساطة "حركة الطيران”) بثلاث زوايا للدوران في معلم ثلاثي الأبعاد. تسمى هذه الزوايا بـ:
الإنعراج (yaw): يكون دوران المركبة حول "المحور ج".
الانتكاس (pitch): يكون دوران المركبة حول "المحور ب".
الإتقلاب (roll): يكون دوران المركبة حول "المحور أ".
|
|
|
كيف يمكن جعل المروحية الرباعية تتجه أماما أو خلفا، يمينا أو يسارا، صعودا أو نزولا؟
يمثل الشكل التالي مختلف حركات المروحية الرباعية وكيفية التحكم بها.
|
|
|
الرفع (throttle):
l الصعود إلى الأعلى: سرعة كل المحركات تزداد في آن واحد.
l النزول إلى الأسفل: سرعة كل المحركات تنقص في آن واحد.
|
التوجه +
المحركين 1 و 3 يدوران في اتجاه عقارب الساعة.
المحركين 2 و 4 يدوران في عكس عقارب الساعة.
يشير السهم في الوسط إلى مقدمة المروحية الرباعية. وبالتالي ستكون المقدمة هي موضع المحرك 1 والمؤخرة هي موضع المحرك 3.
|
|
الإنعراج (yaw):
1. الدوران في اتجاه عقارب الساعة:
• تزداد سرعة المحركين"1" و "3" وتقل سرعة المحركين "2" و "4”.
• قم بتحريك المقبض الأيسر نحو اليسار في جهاز التحكم عن بعد.
2. الدوران في عكس عقارب الساعة:
• تقل سرعة المحركين"1" و "3" وتزداد سرعة المحركين "2" و "4”.
• قم بتحريك المقبض الأيسر نحو اليمين في جهاز التحكم عن بعد.
الإنتكاس (pitch):
1. الإنتكاس نحو الأعلى: . تصبح مقدمة المروحية مرتفعة عن مؤخرتها.
• تزداد سرعة المحرك"3" وتقل سرعة المحرك "1".
• قم بتحريك المقبض الأيمن نحو الأمام في جهاز التحكم عن بعد.
2. الإنتكاس نحو الأسفل: تصبح مقدمة المروحية منخفضة عن مؤخرتها.
• تقل سرعة المحرك"3" وتزداد سرعة المحرك "1".
• قم بتحريك المقبض الأيمن نحو الخلف في جهاز التحكم عن بعد.
الإنقلاب (roll):
1. الإنقلاب يمينا:
• تزداد سرعة المحرك"2" وتقل سرعة المحرك "4”.
• قم بتحريك المقبض الأيمن نحو اليسار في جهاز التحكم عن بعد.
2. الإنقلاب يسارا:
• تقل سرعة المحرك"2" وتزداد سرعة المحرك "4”.
• قم بتحريك المقبض الأيمن نحو اليمين في جهاز التحكم عن بعد.
|
التوجه ×
المحركين 1 و 3 يدوران في اتجاه عقارب الساعة.
المحركين 2 و 4 يدوران في عكس عقارب الساعة.
يشير السهم في الوسط إلى مقدمة المروحية الرباعية. وبالتالي ستكون المقدمة بين المحركين 1 و 2 والمؤخرة بين المحركين 3 و 4.
|
|
الإنعراج (yaw):
1. الدوران في اتجاه عقارب الساعة:
• تزداد سرعة المحركين"1" و "3"وتقل سرعة المحركين "2" و "4”.
• قم بتحريك المقبض الأيسر نحو اليسار في جهاز التحكم عن بعد.
2. الدوران في عكس عقارب الساعة:
• تقل سرعة المحركين"1" و "3"وتزداد سرعة المحركين "2" و "4”.
• قم بتحريك المقبض الأيسر نحو اليمين في جهاز التحكم عن بعد.
الإنتكاس (pitch):
1. الإنتكاس نحو الأعلى: . تصبح مقدمة المروحية مرتفعة عن مؤخرتها.
• تزداد سرعة المحركين"3" و "4" وتقل سرعة المحركين "1" و "2”
• قم بتحريك المقبض الأيمن نحو الأمام في جهاز التحكم عن بعد.
2. الإنتكاس نحو الأسفل: تصبح مقدمة المروحية منخفضة عن مؤخرتها.
• تقل سرعة المحركين"3" و "4" وتزداد سرعة المحركين "1" و "2”.
• قم بتحريك المقبض الأيمن نحو الخلف في جهاز التحكم عن بعد.
الإنقلاب (roll):
1. الإنقلاب يمينا:
• تزداد سرعة المحركين"2" و "3" وتقل سرعة المحركين "1" و "4”.
• قم بتحريك المقبض الأيمن نحو اليسار في جهاز التحكم عن بعد.
2. الإنقلاب يسارا:
• تقل سرعة المحركين"2" و "3" وتزداد سرعة المحركين "1" و "4”.
• قم بتحريك المقبض الأيمن نحو اليمين في جهاز التحكم عن بعد.
|
متعددة المحركات
في ما يلي مختلف المروحيات وطريقة تركيب المروحات على محركاتاتها.
المروحية الثلاثية tricopter
|
|
تتكون من ثلاث محركات عادية2و 3 و 4 للطيران ومحرك سيرفو 1 خاص بتحريك ذيل الطائرة لتوجيهها.
|
|
المروحية Y4
|
|
مكونة من 4 محركات حيث أن ذيل المروحية مكون من محركين يدوران في اتجاهين متعاكسين وهو ما يساعدها على التوجه.
|
|
|
|
المروحية السداسية hexacopter
|
|
في كلتا الحالتين يجب تركيب ثلاث محركات تدور في عكس اتجاه الثلاث محركات الأخريات.ويمكن توجيهها بنفس ما شرحناه سابقا حول قيادة المروحية الرباعية.
|
|
|
|
المروحية Y6
|
|
هي مروحية ثلاثية مضاعفة حيث أن كل محرك مقابل لمحرك آخر يدور في عكس اتجاهه.
كلا المحركين مثبت في محور عمودي واحد.
|
|
|
المروحية الثمانية octocopter
|
|
أربع محركات تدور عكس أربعة أخرى منتشرة في محيط المرحية الثمانية.
|
|
|
|
المروحية X8
|
|
هي مروحية رباعية مضاعفة حيث أن كل محرك يقابله محرك آخر يدور في عكس اتجاهه على نفس المحور العمودي.
|
|
|
|
